一種回收lng的液氮洗裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及低溫深冷分離凈化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及了一種回收LNG的液氮洗裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]液體甲烷(LNG)是一種優(yōu)質(zhì)能源，具有熱值高、潔凈、燃燒污染小等特點，且便于運輸，是21世紀中國城市民用燃氣首選燃料。LNG可以作為優(yōu)質(zhì)的車用燃料，與汽油相比，它具有熱值高、抗爆性好、燃燒完全、排氣污染小、發(fā)動機壽命長、降低運輸成本等優(yōu)點，即使與壓縮天然氣相比，它也具有儲存效率高、加一次氣續(xù)行程遠，車裝鋼瓶壓力小、重量輕、數(shù)量小、建站不受供氣管網(wǎng)的限制等優(yōu)勢。有利于環(huán)境保護，減少城市污染。
[0003]合成氨一直是化工產(chǎn)業(yè)的能耗大戶。合成氨的凈化根據(jù)總體工藝的不同而采用不用的方法，大都采用液氮洗，常規(guī)的處理方法是將大部分的含量較高的氫和氮回收利用，將洗滌后的含甲烷等返流氣燃燒或者直接排放。這樣不僅浪費了能源、污染了環(huán)境，同時也降低了氮肥廠的經(jīng)濟效益。隨著能源的日趨緊張，回收其中的甲烷將帶來極大的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。
[0004]常規(guī)的液氮洗是通過高壓氮氣的節(jié)流和外部補進液氮來提供冷量，需要大量的消耗液氮。改進的液氮洗工藝有通過混合制冷劑和氮氣雙制冷來提供冷量，混合制冷劑液化流程是以(^至C 5的碳氫化合物及N 2五種以上的多組分混合制冷劑為工質(zhì)，進行逐級的冷凝、蒸發(fā)、節(jié)流膨脹，在不同溫度段獲取制冷量，以達到逐步冷卻和液化天然氣的目的?；旌现评鋭┮夯鞒屉m然降低了投資費用和功耗但其缺點是復雜，設計計算困難，混合制冷劑的合理配比比較困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，并提供一種一種回收LNG的液氮洗裝置及其方法。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決:
一種回收LNG的液氮洗裝置，包括第一主換熱器E5、第二主換熱器E6、一級緩沖罐V1、一級膨脹增壓機Cl、一級冷卻器E1、氮氣緩沖罐V2、氮壓機C2、氮氣冷卻器E2、二級緩沖罐V3、二級膨脹增壓機C3、二級冷卻器E3、閃蒸氣緩沖罐V4、閃蒸氣壓縮機C4、閃蒸氣冷卻器E4、氮洗塔Tl、閃蒸罐V5、LNG精餾塔T2、第二一級膨脹增壓機C5、第二二級膨脹增壓機C6 ;
低壓氮氣入口依次與一級緩沖罐V1、一級膨脹增壓機Cl和一級冷卻器El相連后分為兩路，一路依次通過第二一級膨脹增壓機C5和第一主換熱器E5后與低壓氮氣入口相連；另一路依次通過氮氣緩沖罐V2、氮壓機C2、氮氣冷卻器E2、二級緩沖罐V3、二級膨脹增壓機C3、二級冷卻器E3后再次分為兩路，其中一路通過第二二級膨脹增壓機C6、第二主換熱器E6、第一主換熱器E5后接入一級膨脹增壓機Cl與低壓氮氣入口之間的管道；另外一路通過第一主換熱器E5后又一次分為兩路，一路通過第二主換熱器E6與氮洗塔Tl內(nèi)頂部相連，另一路與合成氣出口相連；
原料氣入口依次通過第一主換熱器E5、第二主換熱器E6與氮洗塔Tl下部相連，氮洗塔Tl頂部依次通過第二主換熱器E6、第一主換熱器E5與合成氣出口相連；氮洗塔Tl底部與閃蒸罐V5相連，閃蒸罐V5頂部依次通過第二主換熱器E6、第一主換熱器E5、閃蒸氣緩沖罐V4、閃蒸氣壓縮機C4和閃蒸氣冷卻器E4后與原料氣入口相連；閃蒸罐V5底部分為兩路，一路與LNG精餾塔T2內(nèi)頂部相連；另一路通過第二二級膨脹增壓機C6與LNG精餾塔T2下部相連；LNG精餾塔T2頂部依次通過第二主換熱器E6、第一主換熱器E5與燃料氣出口相連；LNG精餾塔T2底部分為兩路，一路通過第二主換熱器E6與LNG精餾塔T2下部相連，另一路通過第二主換熱器E6與LNG產(chǎn)品出口相連
一種使用如權(quán)利要求1所述裝置的液氮洗方法，包括如下步驟:
步驟a:原料氣依次進入冷箱中的第一主換熱器E5、第二主換熱器E6換熱，在此被返流的合成氣、燃料氣、膨脹后的氮氣冷卻到氣液混合狀態(tài)，然后出第二主換熱器E6進入氮洗塔Tl下部，其中所含雜質(zhì)在氮洗塔Tl中被頂部液氮洗出，凈化后的合成氣自氮洗塔Tl塔頂離開，經(jīng)第二主換熱器E6復熱后，再進行氣相配氮，之后繼續(xù)進入第一主換熱器E5復熱至環(huán)境溫度出冷箱，復熱后的氣體再經(jīng)過精配氮實現(xiàn)預設的氫、氮化學比后作為產(chǎn)品氣送入合成工序；
氮洗塔Tl底部液體節(jié)流后進入閃蒸罐V5進行閃蒸，罐頂閃蒸氣依次經(jīng)過第二主換熱器E6、第一主換熱器E5回收冷量后，再依次進入閃蒸氣緩沖罐V4、閃蒸氣壓縮機C4、閃蒸氣冷卻器E4，壓縮后并入入口原料氣，再次進行洗滌、回收LNG ;閃蒸罐V5罐底液體分成兩路，一路進入LNG精餾塔T2頂部，另一路返回第二主換熱器E6回收部分冷量后進入LNG精餾塔T2下部，在LNG精餾塔T2塔底部得到LNG產(chǎn)品；LNG精餾塔T2塔頂氣相依次通過第二主換熱器E6、第一主換熱器E5復熱出冷箱，作為燃料氣送至燃料氣系統(tǒng)；
步驟b:LNG精餾塔T2底部的部分LNG產(chǎn)品通過采用外部熱虹吸的方式送入第二主換熱器E6回收冷量后作為LNG精餾塔T2的塔底熱源返回LNG精餾塔T2下部，另一部分LNG精餾塔T2塔底部的LNG產(chǎn)品通入第二主換熱器E6中過冷后通過節(jié)流閥出冷箱；
步驟c:氮洗塔Tl頂部的高壓氮氣來自二級膨脹增壓機C3增壓端，增壓端的排氣經(jīng)第一主換熱器E5被返流氣體冷卻后，其中部分經(jīng)節(jié)流直接與自氮洗塔Tl頂部來的氮洗氣混合，用于氣相配氮；其余部分繼續(xù)在第二主換熱器E6中冷卻并液化成液氮，液氮進入氮洗塔Tl頂部，作為洗滌劑，用于在氮洗塔Tl中將原料氣中的雜質(zhì)洗下；
步驟d:來自界外的低壓氮氣以及返流的低壓氮氣混合后，首先進入一級緩沖罐V1、一級膨脹增壓機Cl增壓端進行增壓，然后經(jīng)一級冷卻器El冷卻后分成兩路，一路進入第一主換熱器E5進行預冷，從第一主換熱器E5中部抽出后進入第二一級膨脹增壓機C5膨脹端膨脹制冷，返回第一主換熱器E5為高溫區(qū)提供冷量后出冷箱，并和第二二級膨脹增壓機C6排出的經(jīng)第一主換熱器E5復熱的返流氣一起作為返流的低壓氮氣與界外的低壓氮氣進行混合；另一路繼續(xù)進入氮氣緩沖罐V2、氮壓機C2、氮氣冷卻器E2進行壓縮冷卻成為中壓氮氣，再進入二級緩沖罐V3、二級膨脹增壓機C3增壓端、二級冷卻器E3進行增壓冷卻成為高壓氮氣，高壓氮氣分為兩路，一路進入第一主換熱器E5進行冷卻，抽出后進入第二二級膨脹增壓機C6膨脹端膨脹制冷，再依次返回第二主換熱器E6、第一主換熱器E5提供冷量后出冷箱，出冷箱后再與一級膨脹增壓機Cl排出的經(jīng)第一主換熱器E5復熱后的返流氣匯合回到一級緩沖罐VI，并反復循環(huán)，為系統(tǒng)凈化和深冷分離提供冷量；
步驟e:在低壓氮氣入口不斷地補入氮氣。
[0007]作為優(yōu)選，所述的一級膨脹增壓機Cl增壓端的出口壓力為2.0MPa-3.0MPa0
[0008]作為優(yōu)選，所述的氮壓機C2的壓力為3.5MPa-5.5MPa。
[0009]作為優(yōu)選，所述的二級膨脹增壓機C3增壓端的出口壓力為5.0MPa-l0.0MPa0
[0010]作為優(yōu)選，所述的一級膨脹增壓機Cl膨脹端的入口溫度為-10~-50°C。
[0011]作為優(yōu)選，所述的二級膨脹增壓機C3膨脹端的入口溫度為-70~-110°C。
[0012]作為優(yōu)選，所述的氮洗塔Tl塔底節(jié)流閥后壓力為0.45MPa-0.65MPa。
[0013]作為優(yōu)選，所述的氣相配氮的氫氣、氮氣體積比為3:1。
[0014]針對現(xiàn)有技術(shù)中能源浪費和環(huán)境污染，以及上述液氮洗流程提供冷量的處理方法的不足，本發(fā)明提供一種提供兩級氮膨脹制冷系統(tǒng)取代混合冷劑和氮氣雙制冷系統(tǒng)來洗滌凈化合成氣并深冷分離回收LNG系統(tǒng)，利用高壓氮氣通過透平膨脹機絕熱膨脹的克勞德循環(huán)制冷提供冷量。流程中的關(guān)鍵設備是透平膨脹機。
[0015]本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，具有顯著的技術(shù)效果:
1、本發(fā)明通過兩級氮膨脹制冷、并從增壓端抽出一股高壓氮氣作為氮洗塔的液氮來洗滌凈化合成氣及其深冷分離回收LNG，降低了一次設備投資和運行成